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直列回路と並列回路の電圧と電流の関係

      2016/03/28

直列回路と並列回路の電圧と電流の関係

理科の授業で直列回路と並列回路の仕組みは習いますね。直列回路と並列回路の電圧と電流の関係を知っていますか?習った人も、まだの人も今回は直列回路と並列回路の電圧と電流の関係を勉強しましょう。

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直列回路と並列回路とは

乾電池などを2個以上つないで使う場合、直列つなぎと並列つなぎがあります。直列つなぎは乾電池のプラスとマイナスをつなぐ方法、並列つなぎはプラス同士とマイナス同士をつなぐ方法です。直列つなぎは、1個の電池をはずすと回路が切れてしまいますが、並列つなぎは、回路はつながっています。
乾電池を2個直列つなぎにすると、乾電池1個のときと比べて豆電球はより明るくなりますが、乾電池は早くなくなってしまいます。乾電池2個を並列つなぎにしても、乾電池1個のときと比べて豆電球の明るさは変わりませんが、乾電池は1個のときの2倍長持ちします。

引用元-中部電力

電圧とは

「電圧」と聞いてすぐに思いつくのは、乾電池の電圧は1.5V(ボルト)!
コンセントの電圧は100V(ボルト)!
とかでしょうか。 他には昔はこんなのもありました。
君の瞳は100万ボルト! (かなり危険な状態です・・・)
このように、電圧のことをいうときは「○○V(ボルト)」とみんな言っています。
数字の後に付く「V」は「ボルト」と読み、電圧の単位になります。
それから、数字は電圧の大きさを表わすので、数字が大きくなれば電圧が大きい(大きな電圧)ということになります。

ひとまずここでは、
「数字が大きくなれば電圧が大きい(大きな電圧)」
「電圧の単位はV(ボルト)」
ということだけおぼえておいてください。

引用元-電気の資格とお勉強

電流とは

「電流」という言葉は聞いたことがあると思いますが、電圧ほどにはあまりなじみがないかもしれませんね。
よく分からないものは、とりあえずイメージしてみましょう。
「電流」という言葉を分解すると、「電」と「流」になるのでこれからイメージすると、
「電」 ← 電気の意味?
「流」 ← 流れ?

こんな感じになると思います。
この二つの意味を合わせると、「電気の流れ?」 になります。
はい、正解です!
電流は「電気の流れ」を意味しているもので、「電流が大きい」とか「電流が小さい」とかいいます。

つまり、
「電流が大きい」=「電気がいっぱい流れている」
「電流が小さい」=「電気が少ししか流れていない」
こんな感じになります。

それから、電流にも単位があって、電流の単位は「A」と書いて「アンペア」と読みます。
あれ? 「アンペア」って聞いたことありますよね?

「あなたのお家のブレーカは何アンペア?」
「私のお家は30アンペア!」

このような会話したことありませんか?
(なかったらゴメンナサイ! _(._.)_ )

ということで、ここでは、
「電流が大きい」=「電気がいっぱい流れている」
「電流が小さい」=「電気が少ししか流れていない」
「電流の単位はA(アンペア)」
ということだけおぼえておいてください。

引用元-電気の資格とお勉強

直列回路と並列回路と電圧の関係

1.すべり台が1本で、下にあるプールの水面と平行な部分が途中にあるもの
    
   _/ ← 横から見ると、こんな感じです
_/

このすべり台を、皆さんがすべることにしましょう。
上からすべると、途中の「平行な部分」でいったん速度が落ちますよね。
これが「抵抗」です。

◇「速度が落ちる」→「水が流れにくくなる」→「抵抗」

このように理解すればよいのです。

ちなみに、先ほども言いましたが、このすべり台は「1本」ですよ。
途中に“平行な部分”はありますが、すべり台としては1本です。
つまりこの例は――
「直列回路」の話なのです。
1本のすべり台の途中に、スピードが落ちる「抵抗」がある、それは、1つの回路の途中に、「抵抗器」が入ったというイメージです。

また、このイメージで言えば、横線(=水面と平行な部分)を抵抗器と考えてほしいので、すべり台の一番下にも、横線(水面)がありますね。
スピードはここでも落ちるので、そこも「抵抗器」と考えてください。

つまり、このすべり台の例は、直列回路の中に、「抵抗器」を2つ置いている状態です。
「抵抗器2個を、直列につないだ」ということですね。
すると、スピードは2回分落ちます。
電流が流れにくい(抵抗が大きい)ことがここから分かるのです。

さて、この図では、「高さ」と「電圧」が関係するので、途中に平行なところがある分、水の流れる勢い(=電圧)は途中で落ちます。
ですから、直列回路の電圧は場所によって違うのです。
ちなみに、回路全体(電源)の電圧は、「各抵抗の電圧の和」になります。

流れる勢いが途中で弱くはなりますが、弱い流れを全部合わせたものが、全体の勢い(=電圧)になる、という意味ですよ。
これが「直列回路」における電圧です。

2.すべり台が2本で、下まで一気に滑り落ちるもの

    / ← 横から見ると、こんな感じです
__/

今度は「並列回路」の話ですが、これをすべり台で表すとこんな感じになります。
このすべり台は2本で(※)、途中に水面と平行なところはありません。
(斜面の長さを2倍にしておきました。これで「2本のすべり台をつなげた」とイメージしてください。)

ちなみに、水面の長さも2倍にしてあるのに気づきましたか。
「抵抗器」を2つ使っているという意味です。
ただし、「並列回路」の話なので、「抵抗器2個を、並列につないだ」というイメージでお願いします。

さて、このすべり台をすべってみましょう。
さっきより勢いがありますね!
途中で邪魔をする部分がないので、一気にすべり落ちることになります。
これは、並列回路の方が電流が流れやすい(※)という意味です。
(※ 勢いよく流れる、すなわち電圧が大きいということ。)

また、すべり台の途中で流れの勢いは変わらないので、「並列回路」では、どこで測っても、電圧は同じになります。

引用元-オール5中学生の勉強法

直列回路と並列回路と電流の関係

電流の性質

「電池の+極から流れ出た電流はそのまま-極にもどってくる」と考えます。

直列回路の場合

「電池の+極から流れ出た電流はそのまま-極にもどってくる」ので、1本道の直列回路の場合、どの場所で測定しても電流は等しい。
左図のA点で電流が1.6Aだとすると、B点も、C点も、電流は1.6Aです。

並列回路の場合

「電池の+極から流れ出た電流はそのまま-極にもどってくる」ことは同じですが、途中で枝分かれする並列回路の場合、分かれる前の電流と、分かれた後の電流の和と、再び合流した後の電流が等しくなります。

左図のD点で1.6Aの電流が流れていたとします。
その1.6Aの電流が分かれてE点とF点に流れます。したがって、E点に1.2Aの電流が流れていたとすると、F点を流れる電流は0.4Aです。
そして、再び合流した後、G点を流れる電流は1.6Aです。

引用元-働きアリ

まとめ
いかがでしたか?直列回路と並列回路の電圧と電流の関係はしっかり覚えておくと理科の授業に役に立ちますね。

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